Мощные диоды шоттки с малым падением напряжения

Компания International Rectifier представила новую линейку диодов Шоттки на 15 и 20 В для серво- и телеком приложений, которые предназначены для выпрямления во вторичных цепях ВЧ преобразователей, в том числе и OR-цепях с малым прямым падением напряжения.

Значение прямого падения напряжения новых диодов IR на 25% ниже существующих индустриальных аналогов, кроме того на 14% снижен параметр обратного тока утечки, что позволит разработчикам достигнуть максимальной эффективности всей системы и снизить потери мощности.

Диод 80CPTN015 (корпус TO-247) выполнен по канавочной технологии, имеет рабочее напряжение 15 В и позволяет выдерживать высокую температуру перехода до 150°С. По сравнению с аналогичными индустриальными стандартами, диод Шоттки 80CPTN015 IR имеет на 12% меньшее прямое падение напряжения и на 68% меньший обратный ток утечки. Максимальное прямое падение напряжения составляет 340 мВ при нагрузке 40 А (125°С). Это на 10% сокращает мощность рассеяния и позволяет считать диод 80CPTN015 лучшим выбором для выпрямления цепей с выходным напряжением 5 В в приложениях, где эффективность является критическим моментом.

Диод 80CPT015 имеет номинальные параметры 15 В/80 А, также выполнен на основе канавочной технологии, значение прямого падения напряжения составляет 270 мВ при температуре 125°С. Благодаря сверхнизкому прямому падению напряжения диод идеально подходит для применения в ВЧ преобразователях и источниках питания с выходным напряжением 1.5 В. Диод в корпусе TO-247 имеет на 20% улучшенную характеристику прямого падения напряжения и на 14% меньший обратный ток утечки по сравнению с типичными диодами Шоттки. Благодаря этому диод 80CPT015 является лучшим решением для выпрямления ORing цепей, а также для цепей с выходным напряжением
до 12 В.

Диоды 60CTT015 и 60CTTN015 выполнены в корпусе ТО-220 и нормированы на 15 В, типичное прямое падение напряжения составляет 0.28 В при нагрузке 30 А и 0.33 В при токе 60 А. 60CTT015 является ORing диодом Шоттки и предназначен для приложений, где требуется малое значение прямого падения напряжения. Минимальный обратный ток утечки 60CTTN015 диода – 250 мА (125°С) позволяет использовать его в приложениях с температурным переходом вплоть до 150°С.

Диод 80CNT020 выполнен в корпусе D61, нормирован на входное напряжение 20 В, падение напряжения составляет 240 мВ при 125°С, что на 25% ниже индустриальных стандартов. Диод предназначен для высокоточных ORing приложений с выходом до 15 В.
Диапазон рабочих температур: -55…+125°С

Читать также:  Окружной шаг зубчатого колеса

Дата: 14.06.2018 // 0 Комментариев

Мощные диоды шоттки с малым падением напряжения

Для самодельных схем, радиолюбители частенько применяют выпрямительные мосты на диодах Шоттки. Использование диодов Шоттки в мостах обусловлено низким падением напряжения на диоде, что влечет за собой меньшие потери на мосту и снижает его нагрев. Большинство диодов Шоттки выпускаются сдвоенными, в корпусах с общим катодом, и сборка моста из такого диода вводит новичка в тупик. Сегодня мы рассмотрим, какими способами можно собрать диодный мост из диодов Шоттки.

Диодный мост из четырех диодов Шоттки

Самый простой способ собрать мост на диодах Шоттки – соединить аноды диодной сборки и получить со сдвоенного диода обычный. Такой вариант позволит использовать по полной оба диода каждой диодной сборки.

Мощные диоды шоттки с малым падением напряжения

Диодный мост из трех диодов Шоттки

Подбирая диоды Шоттки для моста, нужно учитывать, что производители указывают максимальный ток диодной сборки, а не каждого диода, который в нее входит. Например, диодная сборка MBR20100CT рассчитана на ток 20А, то каждый из двух диодов рассчитан на 10А. Если параметры используемых диодных сборок позволяют, можно немного сэкономить и построить диодный мост всего из трех диодов Шоттки.

Мощные диоды шоттки с малым падением напряжения

Диодный мост из двух диодов Шоттки

Построить диодный мост из двух диодов Шоттки с общим катодомНЕВОЗМОЖНО. Необходимо иметь в наличии диод с общим катодом и с общим анодом. Купить диоды Шоттки с общим анодом крайне тяжело, они очень редко встречаются в продаже. Если все же получилось их приобрести, схема моста будет выглядеть вот так.

Диоды на основе перехода «металл-полупроводник», описанные теоретически Вальтером Шоттки в 1930-е годы, сегодня применяют там, где необходимы их эффективные электрические параметры, такие как малое падение напряжения на переходе (VF) и быстрое переключение (tRR).

Но за эти преимущества приходится платить. Основной недостаток диодов Шоттки связан с относительно высоким током утечки. Ток утечки, обозначаемый в иностранных источниках как ‘IR’ (ток в обратном направлении), обычно измеряется в микроамперах (10 -6 А) для небольших диодов Шоттки и может достигать нескольких миллиампер (10 -3 А) для более мощных диодов. По сравнению с диодами Шоттки у обладающих малой утечкой диодов с p-n переходом («полупроводник – полупроводник») этот параметр находится в диапазоне наноампер (10 -9 А), а более мощные диоды имеют ток утечки в несколько микроампер.

Читать также:  Как прозвонить цепь в автомобиле

В устройствах с батарейным питанием, таких как смартфоны, планшеты и смарт-часы, этот недостаток диодов Шоттки сокращает срок работы от аккумуляторной батареи. Для решения проблемы использовались транзисторы на основе эффекта Шоттки – с таким же низким прямым напряжением на переходе, но с меньшим током утечки. В отдельных случаях такой подход был успешным, но приходилось жертвовать другим важным параметром диодов Шоттки – быстрым временем переключения. Возникали дополнительные сложности и в процессе изготовления приборов, так как нужно было использовать более сложные технологии КМОП.

Можно ли сказать, что настало время попрощаться с диодом Шоттки?

Скорее всего, нет! ON Semiconductor продолжает финансировать исследования диодов Шоттки и уже имеет пригодные для массового производства полупроводниковые приборы малой мощности с использованием технологии Trench, которые найдут применение в ограниченных по энергоресурсам устройствах. С учётом того, что диоды типа Schottky Trench уже широко используются в энергоемких устройствах промышленного назначения, ON Semiconductor расширяет возможности этой технологии и для области малых энергий, выпуская усовершенствованные диоды Шоттки для светодиодного освещения, систем батарейного электропитания и беспроводной зарядки.

Новое семейство диодов небольшой мощности с использованием технологии Trench обладает небольшими VF и tRR (как у диодов Шоттки) и обеспечивает низкий ток утечки, который сопоставим с током утечки обычных диодов, близких по быстродействию к диодам Шоттки. Отличительный признак диодов малой мощности Schottky Trench – сочетание низких VF и IR, необходимое для оптимизации рассеиваемой мощности в энергочувствительных приборах. Эта технология позволяет инженерам использовать ее преимущества в ограниченных по энергоресурсам приложениях; например,в беспроводных зарядных устройствах.

Мощные диоды шоттки с малым падением напряжения

Рис. 1. Мост на диодах Шоттки в беспроводном зарядном устройстве

Так как энергия, переданная беспроводным способом в приемный блок питания (RPU), относительно невелика, все дальнейшие потери в цепях преобразования энергии должны быть сведены к минимуму для того, чтобы максимально ускорить процесс зарядки. Важным элементом в этой цепочке является мостовой выпрямитель, который преобразует сигнал переменного тока в электрический сигнал постоянного тока (DC). Затем он обрабатывается с помощью преобразователя постоянного тока (DC/DC), чтобы привести напряжение к уровню, необходимому для зарядки аккумулятора беспроводного устройства. Таким образом, мостовой выпрямитель должен иметь минимальное влияние на потерю мощности: потери прямого напряжения и тока должны быть сведены к минимуму, так как они снижают ценную мощность, передаваемую блоком Power Transmitting Unit (PTU).

Читать также:  Бур для твердого грунта

Мощные диоды шоттки с малым падением напряжения

Рис. 2. Влияние VF и IR на общую эффективность полного моста

В качестве примера рассмотрим положительную полуволну на катушке приемной антенны. Падение напряжения на диоде D1 уменьшит амплитуду напряжения волны (Vwave); в результате, мы имеем эффективное напряжение (Vres= Vwave-VF), которое затем подается на преобразователь постоянного тока DC/DC. Однако, принятая полуволна тока (Iwave) будет урезанной, в основном, из-за тока утечки диода D4 (IR4) и частично за счет тока утечки диода D2.

Следовательно, полезный результирующий ток приемной цепи Ires=Iwave – (IR2+IR4). Выполненные с использованием технологии Trench, новые диоды Шоттки оптимизированы для этого случая таким образом, что прямое падение напряжения (VF) и потери за счет обратного тока (IR) обеспечивают минимальные потери по мощности.

Почему это имеет существенное значение?

Представим себе диод Шоттки с отличным VF = 0,2 В, но с IR = 3 мА. В выпрямительном мосте оптимальное прямое падение напряжения мало что изменит, если выпрямленный импульс будет буквально съеден токами утечки в обратном направлении (IR) у других диодов. И, наоборот, при очень небольшом токе утечки в 1 нА (как у диодов с p-n переходом) прямое падение напряжения может достигать 0,8 В. Слишком большие потери напряжения во входных цепях затрудняют его дальнейшее повышение с помощью преобразователя DC/DC. Поэтому необходимо соблюдать баланс между IR и VF так, чтобы минимизировать потери мощности и приблизить напряжение сигнала как можно ближе к значению на приемной катушке. Компания ON Semiconductor направила инвестиции в НИОКР с целью оптимизации потерь электроэнергии в новом семействе диодов Шоттки малой мощности, выполненных с использованием технологии Trench.

Описанные преимущества не связаны с более сложным процессом обработки, который, в свою очередь, может снизить надежность приборов. Вместо этого команда исследователей ON Semiconductor сосредоточилась на упрощении производственного процесса при сохранении высоких требований к качеству и надежности, что позволит использовать продукцию, например, в автоиндустрии. Первая серия новых диодов Schottky Trench малой мощности уже выпускается (NSR05T).

В разработке находится следующее усовершенствованное поколение диодов Schottky Trench с крайне низкой потерей мощности за счет оптимизации значений VF и IR.

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock detector